智能家居概要設計知識講解

1、華清遠見教育集團智能家居系統(tǒng)概要設計文檔編寫時間：2014-6-11作 者：王浪版 本： v 1.0、八 、亠一、刖言隨著 3C(Computer,ConsumerElectronic,Communication)技術、網絡技術及家居智能化技術的不斷發(fā)展及其在家居領域的不斷深入應用，未來的家庭將是智能化、數(shù)字化、網絡化的家庭，智能家居系統(tǒng)也隨之應運而生。智能家居是人們的一種居住環(huán)境，其以住宅為平臺安裝有智能家居系統(tǒng)，實現(xiàn)家庭生活更加安全，節(jié)能，智能，便利和舒適。以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、 智能家居-系統(tǒng)設計方案安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施 集成

2、，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。智能家居又稱智能住宅，在國外常用Smart Home表示。智能家居是利用先進的計算機技術、網絡通訊技術、綜合布線技術、依照人體工程學原理，融合個性需求，將與家居生 活有關的各個子系統(tǒng)如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場景聯(lián)動、地 板采暖等有機地結合在一起，通過網絡化綜合智能控制和管理，實現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗。智能家居系統(tǒng)讓您輕松享受生活。出門在外，您可以通過電話、電腦來遠程遙控您的家居各智能系統(tǒng)，例如在回家的路上提前打開家中的空調和熱水器；到家開門時，借助

3、門磁或紅外傳感器，系統(tǒng)會自動打開過道燈，同時打開電子門鎖，安防撤防，開啟家中的照明燈具和窗簾迎接您的歸來；回到家里，使用遙控器您可以方便地控制房間內各種電器設備，可以通過智能化照明系統(tǒng)選擇預設的燈光場景，讀書時營造書房舒適的安靜；臥室里營造浪漫的燈光氛圍這一切，主人都可以安坐在沙發(fā)上從容操作，一個控制器可以遙控家里的一切，比如拉窗簾，給浴池放水并自動加熱調節(jié)水溫，調整窗簾、燈光、音響的狀態(tài)；廚房配有可 視電話，您可以一邊做飯，一邊接打電話或查看門口的來訪者；在公司上班時，家里的情況 還可以顯示在辦公室的電腦或手機上，隨時查看；門口機具有拍照留影功能，家中無人時如果有來訪者，系統(tǒng)會拍下照片供您回

4、來查詢。二、系統(tǒng)總體概述智能家居是利用先進的計算機技術、網絡通訊技術、綜合布線技術、依照人體工程學原理，融合個性需求，將與家居生活有關的各個子系統(tǒng)如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥 控制、信息家電、場景聯(lián)動、地板采暖等有機地結合在一起，通過網絡化綜合智能控制和管理，實現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗。智能家居系統(tǒng)智能家居系統(tǒng)通過相關設備對家里的一些環(huán)境情況進行實時監(jiān)控，數(shù)據采集設備不斷采集數(shù)據交給控制服務器處理、顯示，當有異常狀況發(fā)生時，通過GPRS給終端發(fā)送短息通知，用戶在外也可通過遠程終端對家里的情況進行交互控制。三、系統(tǒng)硬件說明1溫濕度傳感器溫濕度傳感器可以將采集到的溫度和相對濕度實時轉

5、換成輸出信號，并在終端上顯示， 當室內溫度超過閾值或濕度不在設定范圍內，會通過控制端向用戶發(fā)送溫度異常信息或者濕度異常信息。溫濕度傳感器如圖3.1所示：圖3.1溫濕度傳感器2. 煙霧傳感器煙霧傳感器是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實現(xiàn)火災防范的。 傳感器會通過終端向用戶發(fā)送警告信息。煙霧傳感器如圖當室內煙霧都超出閾值時，煙霧3.2所示：圖3.2煙霧傳感器3. 光敏傳感器光敏傳感器：主要對室內的光線進行探測，當光線變暗時系統(tǒng)可自動開啟燈光、關閉窗簾；或通知主人開燈、關閉窗簾。光敏傳感器如圖3.3所示：圖 3.3 光敏傳感器4. 蜂鳴器當室內的溫度達到火災值，或有人非法進入時，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警聲。蜂鳴器如

6、圖 3.4 所示：圖 3.4 蜂鳴器可實時5. 攝像頭網絡遠程監(jiān)控攝像頭， 可以遙控攝像頭旋轉， 進行監(jiān)控并將監(jiān)視畫面錄制下來， 將影像透過網絡傳給用戶終端， 使用戶能夠隨時隨地觀察家里的情況。 攝像頭如圖 3.5 所示：圖3.5攝像頭6. LCD顯示屏LCD是Liquid Crystal Display的簡稱，也就是經常所說的液晶顯示器。LCD能夠支持彩色圖像的顯示和視頻的播放，是一種非常重要的輸出設備。在多媒體應用的推動下，LCD越來越多地應用到了嵌入式系統(tǒng)中。當攝像頭采集到的視頻圖像和傳感器采集到的數(shù)據信息發(fā)送到終端，終端能夠實時顯示視頻圖像和圖片數(shù)據。LCD顯示屏如圖所示：圖3.6 L

7、CD顯示屏7. 通信設備（1）ZigBeeZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據速率、低成本的雙 向無線通信技術或無線網絡技術，主要適合于承載數(shù)據流量較小的業(yè)務， 可嵌入 各種設備中，同時支持地理定位功能。相對于現(xiàn)有的各種無線通信技術，ZigBee技術是最低功耗和成本的技術，也是目前嵌入式應用的一大熱點。ZigBee技術的具有以下特點：低功耗、成本低、延時短、網絡容量大、安全可靠。ZigBee的這些特點使其非常適合應用于智能家居系統(tǒng)，當傳感器模塊將數(shù) 據采集處理后，由ZigBee模塊發(fā)送到終端。ZigBee如圖3.7所示：-0RF16D1蓮商DEBUG I*ihPOfttR D

8、C. MY 注tl- ART1 CC30F25& 25fiK FLASHRESEJ KeyWjr-禱于曠世日ti呈 CWNMor.圖 3.7 ZigBee(2) USB 接口 wifi 設備USB接口 wifi設備，實現(xiàn)了便捷跨終端聯(lián)網，用戶只要把“USB WiFi設備”插到任何一臺可以上網的 電腦上，不用做任何設置，手機、平板等智能設備就可以實現(xiàn)無 線上網。Wifi設備如圖3.8所示：圖 3.8 ZigBee(3) GPRSS備GPRS設備是具有 GPRS數(shù)據傳輸功能的 GSM模塊，具有發(fā)送短消息、通話、數(shù)據傳輸?shù)裙δ?。當家居系統(tǒng)的參數(shù)出現(xiàn)異常的時候，系統(tǒng)會通過GPRS模塊發(fā)送短信來

9、通知主人。GPRS如圖3.9所示：圖 3.9 GPRS8. RFID射頻識別即 RFID （ Radio Frequency Identification ）技術，又稱無線射頻識別，是一 種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。在智能家居系統(tǒng)中，RFID應用于門禁系統(tǒng)，當持卡人將卡放在RFID掃描端口掃描時，能自動識別持卡人身份并開門。RFID如圖3.10所示：RFID Reader圖 3.10 RFID9基于Cortex-A8的家庭終端Cortex-A8是一款擁有出色的運行速率和功率效率的處理器。家庭終端以該處理器為核心用來收發(fā)

10、、處理數(shù)據實現(xiàn)控制的目的。其功能控制家庭相關設備（如空調、取暖器等），并可實時查看視頻等，當出現(xiàn)異常狀況（如陌生人闖入、發(fā)生火災等）報警，并通GPRS或網絡傳遞信息給遠程終端。實物圖如圖3.11所示：圖 3.11 家庭終端10.遠程終端各種終端可通過 GPRS或 INTERNET來登錄家庭中端，實時查看各種信息；也可接收家庭中端主動發(fā)出的異常信息。實物圖如 3.12 所示：圖3.12平板、手機四、系統(tǒng)軟件設計4.1主控系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)模塊組織智能家居系統(tǒng)系統(tǒng)初始化實時監(jiān)控子系統(tǒng)遠程服務子系統(tǒng)ZIGBEE通信系統(tǒng)模塊說明（1）系統(tǒng)初始化對整個系統(tǒng)進行初始化。（2）實時監(jiān)控子系統(tǒng)系統(tǒng)的實時監(jiān)控和處

11、理。A）光強控制當屋內光線太強時，關閉窗簾（在M0端LED顯示器顯示1 ）。B ）室溫控制當屋內溫度超過某個值時，自動開啟空調（M0端風扇開啟）。當屋內溫度低于某個值時，自動關閉空調（M0端風扇關閉）。C）有客來訪當有客人按下門鈴時（M0端K1鍵），門鈴響（M0端LED顯示器顯示2），同時 向遠程終端發(fā)送短信。D）外人入侵當有外人入侵時（按下 M0端K2鍵），發(fā)出警報，并向終端發(fā)送短信。E）火災報警當發(fā)生火災時，自動發(fā)出報警信號，并向終端發(fā)送短信。F）視頻監(jiān)控實時顯示屋內狀態(tài)。（3 ）遠程服務子系統(tǒng)對遠程終端請求提供服務的總控模塊。A）視頻請求對遠程終端的視頻請求提供服務，將攝像頭采集到的信息通過壓縮后發(fā)送給終端。B）溫度請求對遠程終端的溫度請求提供服務，將溫度傳感器采集的信息發(fā)送給遠程終端。C）遠程控制通過遠程終端對家內情況進行控制。D）系統(tǒng)設置接收遠程終端的系統(tǒng)設置命令，并對系統(tǒng)進行設置。4.2終端軟件設計系統(tǒng)模塊組織視遠系頻程統(tǒng)顯控設示制置名/碼;422系統(tǒng)模塊說明(1)登錄模塊行驗證，驗證通過則進入系統(tǒng)主界面。(2)主界面系統(tǒng)主界面上包含：溫度實時顯示，視頻獲取，遠程控制，系統(tǒng)設置功能。功能描述：登陸模塊等待用戶輸入用戶名和密碼,然后將用戶和密碼發(fā)送到服務器端進登錄成功后，進入到系統(tǒng)主界面。登錄失敗，在登錄界面上顯示失敗原因， 清空